Première personne et toujours unique femme à avoir reçu deux Prix Nobel (physique en 1903 et chimie en 1911).
Maria Sklodowska-Curie (1867-1934), née à Varsovie le 7 novembre 1867 connue en France sous le nom de Marie Curie, est une physicienne polonaise naturalisée française.
Elle a découvert avec son mari Pierre le polonium et le radium.
Elle a reçu en 1903 le prix Nobel de physique (avec son mari Pierre Curie et Henri Becquerel) et en 1911 le prix Nobel de chimie pour ses travaux sur le polonium et le radium.
Marie Curie, une femme d’Exception
Née Maria Sklodowska, le 7 novembre 1867 en Pologne, dans un vieux quartier de Varsovie, elle montre très tôt de véritables aptitudes à l’étude. La jeune femme arrive en France en 1891 pour y suivre des études de mathématiques.
Elle sera reçue première à la licence ès sciences et physique en 1893. L’année suivante, elle fait la connaissance de Pierre Curie qui travaille sur le magnétisme. Tous deux partagent la même passion pour les sciences, pas pour les mondanités. Ils se marient le 26 juillet 1895 dans la plus grande intimité.
La découverte d’un étrange phénomène En 1897, l’année de naissance de leur fille Irène, Marie s’intéresse à un phénomène qui sera mis en évidence par Henri Becquerel : c’est la radioactivité (c’est elle qui lui donne ce nom). Marie a choisi de prendre, pour sujet de thèse, la découverte de Becquerel. Elle dispose pour cela d’un précieux instrument : l’électromètre à quartz piézoélectrique mis au point par Pierre Curie. La piézo-électricité a été découverte en 1880 par Pierre Curie et son frère Jacques qui constataient que certains cristaux produisaient un courant électrique lorsqu’ils étaient soumis à une action mécanique, pression ou étirement. Le quartz, qui est aujourd’hui l’élément essentiel des montres et horloges électroniques, en était le meilleur exemple. Son mari Pierre la rejoint dans ce domaine de recherche en 1898. C’est ensemble qu’ils annoncent avoir extrait deux nouveaux éléments radioactifs, le radium et le polonium.
Les découvertes de Marie et Pierre Curie seront couronnées par un prix Nobel en 1903, prix partagé avec Henri Becquerel. Quelques mois après la mort soudaine de son mari dans un malchanceux accident de la circulation, Marie Curie le remplace à son poste de professeur à la Sorbonne. C’est une première !
A partir d’avril 1898 Marie Curie fait connaître ses premiers résultats. Une note sur les « Rayons émis par les composés de l’uranium et du Thorium » est présentée par Lippmann à la séance du 12 avril 1898 de l’Académie des sciences.
Dans le laboratoire de l’Ecole municipale de Physique et de Chimie de Paris où elle mène ses recherches, elle avait pu rassembler une collection de sels et d’oxydes prêtés par différents laboratoires de recherche parisiens. Ses mesures confirment d’abord la propriété de l’uranium : «Tous les composés de l’uranium étudiés sont actifs et le sont, en général, d’autant plus qu’ils contiennent plus d’uranium».
Elles montrent surtout que l’uranium n’est pas un cas isolé : «Les composés du Thorium sont très actifs. L’oxyde de Thorium dépasse même en activité l’uranium métallique». Et même : «les rayons émis par le thorium sont plus pénétrants que ceux émis par l’uranium». Il existe donc dans la nature une nouvelle classe de corps, les corps « radioactifs », qui méritent d’être recherchés et étudiés. Une observation annonce d’ailleurs de nouvelles découvertes : «Deux minéraux d’uranium : la pechblende (oxyde d’urane) et la chalcolite (phosphate de cuivre et d’uranyle) sont beaucoup plus actifs que l’uranium lui-même. Ce fait est très remarquable et porte à croire que ces minéraux peuvent contenir un élément beaucoup plus actif que l’uranium.»
Sans attendre les résultats de cette recherche, Marie Curie émet aussi une première hypothèse concernant le mécanisme de la radioactivité qui s’inspire encore de la phosphorescence : « on pourrait imaginer que tout l’espace est constamment traversé par des rayons analogues aux rayons de Röntgen mais beaucoup plus pénétrants et ne pouvant être absorbés que par certains éléments à gros poids atomique, tels que l’uranium et le thorium.» Franchir le pas et imaginer un rayonnement tout simplement issu du minéral est encore trop difficile.
Le Polonium
Le 18 juillet 1898 une nouvelle communication «Sur une substance nouvelle radioactive», contenue dans la pechblende » signée de Pierre et de Marie Curie est lue par Becquerel à la séance de l’Académie des Sciences. Pour la première fois l’expression « substance radioactive » apparaît dans le langage scientifique. Le concept de « radioactivité » est né. Si les auteurs n’hésitent pas à baptiser ainsi une propriété qui ouvrira une nouvelle branche de la physique c’est que leurs récentes études les ont mis en face d’une réalité nouvelle. Ils rappellent d’abord l’observation de Marie Curie sur l’activité des certains minerais d’Uranium plus élevée que celle du métal lui-même et sur l’hypothèse d’y trouver un nouveau corps : «Nous avons cherché à isoler cette substance dans la pechblende, et l’expérience est venue confirmer les prévisions qui précèdent » annoncent-ils.
Leur méthode consiste à faire subir au minerai une laborieuse série de réactions classiques de purification. La liste détaillée de ces opérations prouve, à la fois, l’obstination et la compétence des deux auteurs et de leur équipe. La série de manipulations aboutit à un mélange ne contenant plus que du Bismuth associé à un nouveau corps radioactif dont les propriétés chimiques, voisines de celles du Bismuth, ne permettent plus l’extraction par les procédés chimiques classiques.
Par un procédé physique pratiqué sur les sulfures du mélange, ils obtiennent finalement la séparation des deux corps : » On chauffe les sulfures dans le vide dans un tube de verre de Bohême vers 700°. Le sulfure actif se dépose sous forme d’enduit noir dans les régions du tube qui sont à 200°-300°, tandis que le sulfure de bismuth reste dans les parties chaudes. » Dès ces premières manipulations les procédés d’enrichissement en matières radioactives sous forme chimique ou sous forme physique annoncent les méthodes qui seront développées à l’avenir.
Le résultat est probant : « En effectuant ces diverses opérations, on obtient des produits de plus en plus actifs. Finalement nous avons obtenu une substance dont l’activité est environ 400 fois plus grande que celle de l’uranium. Nous avons recherché, parmi les corps actuellement connus, s’il en est d’actifs. Nous avons examiné des composés de presque tous les corps simples ; grâce à la grande obligeance de plusieurs chimistes, nous avons eu des échantillons des substances les plus rares. L’uranium et le thorium sont seuls, franchement actifs, le tantale l’est peut-être très faiblement. Nous croyons donc que la substance que nous avons retirée de la pechblende contient un métal non encore signalé, voisin du Bismuth par ses propriétés analytiques. Si l’existence de ce nouveau métal se confirme, nous proposons de l’appeler polonium, du nom du pays d’origine de l’un de nous. » A n’en pas douter, les auteurs ont déjà l’assurance qu’un nouveau corps, fortement radioactif, viendra s’inscrire dans le tableau des éléments, proposé par le Russe Dimitri Mendeleïev (1834-1907) trente ans plus tôt. La découverte de la pile électrique par Volta puis de l’électrolyse par Nicholson, Carlisle et Davy avaient permis la découverte d’une importante quantité de nouveaux corps.
Celle de la radioactivité annonce-t-elle une moisson aussi riche ? Si tel devait être le cas, Pierre et Marie Curie tiennent à en partager le mérite avec celui qui, le premier, avait découvert la propriété de l’Uranium : « Qu’il nous soit permis de remarquer que si l’existence d’un nouveau corps simple se confirme, cette découverte sera uniquement due au nouveau procédé d’investigation que nous fournissent les rayons de Becquerel. »
Le Radium
Après la découverte du polonium un travail encore plus exténuant attend le couple qui soupçonne l’existence d’un autre corps radioactif dans la pechblende. Nous ne décrirons pas cette aventure qui aboutit à la découverte du corps que les Curie désigneront du nom de radium. Un métal dont l’activité est d’abord estimé à 100 000 fois celle de l’uranium avant que le chiffre de 1 million de fois soit même proposé.
La découverte de nouveaux corps se poursuit donc mais la nature du rayonnement reste quant à elle un mystère. Le Radium, très radioactif, offre sur ce plan de nombreuses possibilités. Pierre et Marie Curie découvrent qu’il émet deux rayonnements. L’un est dévié par un champ magnétique, l’autre ne l’est pas.
Le rayonnement non dévié (en fait, il l’est, mais très faiblement) est rapidement absorbé par un obstacle matériel. Dans une communication présentée par Becquerel à la séance de l’Académie des sciences du 8 janvier 1900 « sur la pénétration des rayons de Becquerel non déviables par le champ magnétique », Marie Curie montre que ce rayonnement a une loi d’absorption singulière qui « rappelle plutôt la manière de se comporter d’un projectile, qui perd une partie de sa force vive en traversant des obstacles. » Rutherford étudiera les propriétés de ces particules massives, chargées d’électricité positive, et désignera leur rayonnement sous le nom de « rayonnement α (alpha) ». Plus tard sera découvert le « rayonnement γ (gamma) », analogue au rayonnement X mais encore plus pénétrant.
Le 5 mars 1900, Pierre et Marie Curie font lire par Becquerel à la séance hebdomadaire de l’Académie des Sciences un mémoire « Sur la charge électrique des rayons déviables du radium ». Ayant constaté que « les rayons déviables du radium sont chargés d’électricité négative », ils établissent une analogie avec les rayonnements cathodiques dont le physicien français Jean Baptiste Perrin a montré, en 1895, qu’ils étaient constitués de particules négatives :
«Ainsi, écrivent-ils, dans le cas des rayons déviables du radium, comme dans le cas des rayons cathodiques, les rayons transportent de l’électricité. Or jusqu’ici, on n’a jamais reconnu l’existence de charges électriques non liées à la matière pondérale. On est donc amené, à considérer comme vraisemblable que le radium est le siège d’une émission constante de particules de matière électrisée négativement, capables de traverser sans se décharger des écrans conducteurs ou diélectriques.»
Ce rayonnement de particules négatives sera ultérieurement désigné sous le nom de « rayonnement β (bêta) ».
Au moment même où Pierre et Marie Curie établissent l’analogie entre le rayonnement β du radium et les rayons cathodiques, on découvre en France les travaux du britannique Joseph John Thomson sur le rayonnement cathodique qui mettent en évidence l’existence de cette particule, commune aux deux rayonnements, et ses propriétés.
Ceux-ci lui vaudront de se voir attribuer la paternité de la découverte de la particule d’électricité négative qui sera plus tard désignée par le terme d’électron.
En 1911, Marie Curie reçoit le prix Nobel de chimie, son second prix Nobel. C’est à ce jour la seule femme à avoir obtenu deux fois ce prix prestigieux dans deux disciplines différentes. Hélas, ses expositions aux substances radioactives auront raison de sa santé : Marie Curie s’éteint le 4 juillet 1934. Marie Curie aura changé le monde par ses découvertes et l’image de la femme dans le monde à travers son extraordinaire parcours de scientifique.
Marie Sklodowska Curie était une chimiste et physicienne franco-polonaise dont les célèbres expériences (1898) sur les minéraux d’uranium ont conduit à la découverte de deux nouveaux éléments. Elle a d’abord séparé le polonium, puis le radium quelques mois plus tard. La quantité de radon en équilibre radioactif avec un gramme de radium fut nommée curie (redéfinie par la suite comme l’émission de 3,7 x 1010 particules alpha par seconde). Avec Henri Becquerel et son mari, Pierre Curie, elle a reçu le prix Nobel de physique en 1903. Plus tard, elle sera également l’unique lauréate d’un deuxième prix Nobel en 1911, cette fois en chimie. Sa famille a remporté cinq prix Nobel en deux générations. Elle est décédée d’un empoisonnement par radiation suite à ses travaux de pionnier, avant que la nécessité de se protéger ne soit connue.
https://www.futura-sciences.com/sciences/videos/marie-curie-femme-exception-5011/
https://www.revuedesdeuxmondes.fr/4-juillet-1934-deces-de-marie-curie/